EP0154383B1

EP0154383B1 - Heizbare Elektrode für Hochdruck-Gasentladungslampen

Info

Publication number: EP0154383B1
Application number: EP85200312A
Authority: EP
Inventors: Hans-Günther Ganser; Ralf Dr. Schäfer; Hans-Peter Dr. Stormberg
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH; Philips Gloeilampenfabrieken NV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH; Koninklijke Philips NV
Priority date: 1984-03-08
Filing date: 1985-03-04
Publication date: 1989-10-04
Also published as: US4839560A; EP0154383A2; DE3573492D1; JPS60207240A; DE3408431A1; EP0154383A3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine heizbare Elektrode zum Zünden und Wiederzünden von Hochdruck-Gasentladungslampen, bestehend aus einer selbsttragenden zylindrischen offenen Wendel aus Wolfram- oder Molybdändraht mit einem koaxial durch die Wendel geführten und mit dieser verbundenen Metalldraht aus Wolfram oder Molybdän. Derartige Elektroden dienen zur Herabsetzung der Zündspannung von Gasentladungslampen. Die Heizung der Elektrode kann entweder während des gesamten Lampenbetriebes aufrechterhalten oder nach Zündung der Lampe abgeschaltet werden.
Bei einer aus der DE-OS-3 106 201 bekannten Elektrode dieser Art zur heißen Wiederzündung von 400W-Quecksilberdampf -Hochdrucklampen besteht die Wendel aus relativ dickem Draht und sind deren einzelnen Windungen weit auseinander gezogen, so daß sie sich nicht gegenseitig berühren. An der äußersten Windung geht der Wendeldraht ohne Querschnittsveränderung in den koaxial durch die Wendel geführten Metalldraht über. Zum Vorheizen wird die gesamte Elektrode gleichmäßig erhitzt, was bei dem dicken Wendeldraht relativ hohe Ströme erfordert, die aber nur bei Hochleistungslampen durch die Einschmelzungen der Lampenenden fließen dürfen.
Aus der US-PS-3 519 872 ist eine Hochdruck-Gasentladungslampe bekannt mit einer auf einem Wolframstab zylindrisch gewickelten Elektrode, an deren äußeres Ende eine aus dünnem Draht bestehende Heizwendel angeschlossen ist. Legt man nach dem Vorheizen dieser Elektrode einen Zündimpuls an die Lampe, so setzt der Entladungsbogen zunächst an der Heizwendel an und wandert dann auf die eigentliche zylindrisch gewickelte Elektrode. Dies erfordert eine genau einzuhaltende Geometrie der Elektrodenanordnung. Außerdem besteht die Gefahr, daß der Entladungsbogen zu lange auf der dünnen Heizwendel stehen bleibt und somit zu dessen Zerstörung führt.
Die bekannten heizbaren Elektroden sind darüber hinaus aufgrund ihrer relativ großen Abmessungen für sog. miniaturisierte Gasentladungslampen, d. h. Gasentladungslampen mit einer Leistung bis zu etwa 70 W, nicht geeignet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine heizbare Elektrode für Hochdruck-Gasentladungslampen zu schaffen, die kompakt ausgebildet ist, wenig Heizleistung benötigt und durch den beim Zünden angreifenden Entladungsbogen nicht beschädigt werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einer heizbaren Elektrode eingangs erwähnter Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Windungen der Wendel aneinander liegen und der koaxial durch die Wendel geführte Metalldraht einen kleineren Durchmesser als der Wendeldraht besitzt und daß dieser dünne Metalldraht vor der äußersten Windung der Wendel endet.
Da hierbei der durch die Wendel geführte Metalldraht einen kleineren Durchmesser als der Wendeldraht besitzt, d. h. einen höheren spezifischen elektrischen Widerstand als die Wendel aufweist, wird er beim Vorheizen dieser Elektrode stark erhitzt und in einen rot glühenden Zustand versetzt. Diese Wirkung wird noch dadurch unterstützt, daß die Windungen der Wendel aneinander liegen, so daß der elektrische Widerstand der Wendel gegenüber dem des durch die Wendel geführten Metalldrahtes vernachlässigt werden kann. Insbesondere bei kleinem Wendeldurchmesser führt die Heizung des in der Wendel befindlichen Metalldrahtes aufgrund von Wärmeleitung zu einer Aufheizung der äußersten Windung der Wendel, so daß auch diese rot glühend wird. Aus diesem Grunde erfolgt bei der anschließenden Zündung der Ansatz des Entladungsbogens auf der Wendel und nicht auf dem dünnen Metalldraht, da dieser vor der äußersten Windung der Wendel endet.
Eine derartige heizbare Elektrode ist für miniaturisierte Gasentladungslampen, insbesondere Metallhalogenidentladungslampen, gut geeignet.
Bei einer für die Herstellung günstigen Ausführungsform der Elektrode nach der Erfindung ist der Metalldraht vom Wendeldraht unabhängig und mit seinem wendelseitigem Ende zwischen zwei Windungen der Wendel eingeklemmt. Zweckmäßigerweise ist hierbei der Metalldraht im Bereich der äußeren Windungen der Wendel, insbesondere zwischen deren zweiter und dritter Windung, eingeklemmt. Der Metalldraht kann auch durch Punktschweißen an der Wendel befestigt werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Elektrode nach der Erfindung ist der Metalldraht als Verlängerung des Wendeldrahtes ausgebildet und bis vor die äußerste Windung der Wendel auf einen kleineren Durchmesser geätzt. Dies hat den Vorteil, daß die Wendel und der Metalldraht aus einem Stück bestehen.
Einige Ausführungsbeispiele nach der Erfindung werden nunmehr an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Seitenansicht einer heizbaren Elektrode mit einer selbsttragenden zylindrischen offenen Wendel,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Elektrode nach Fig. 1, Fig. 3 die Seitenansicht einer anderen heizbaren Elektrode mit einer selbsttragenden zylindrischen offenen Wendel,
Fig. 4 die Draufsicht auf die Elektrode nach Fig. 3.

Die Elektrode nach den Fig. 1 und 2 besteht aus einer selbsttragenden zylindrischen offenen Wendel 1 aus Wolfram- oder Molybdändraht 2. Die einzelnen Windungen 3 der Wendel 1 liegen eng aneinander. Koaxial durch die Wendel 1 ist ein Metalldraht 4 aus z. B. Wolfram geführt, der einen kleineren Durchmesser als der Wendeldraht 2 besitzt. Dieser koaxial durch die Wendel 1 geführte Metalldraht 4 ist an seinen vorderen Ende 5 abgebogen und gegebenenfalls abgeflacht und zwischen zwei Windungen 3 der Wendel 1, insbesondere zwischen deren zweiter und dritter Windung, eingeklemmt. Die äußerste Windung ist mit 6 bezeichnet.
Die in den Fig. 3 und 4 dargestellte Elektrode ist ähnlich aufgebaut wie die Elektrode nach den Fig. 1 und 2. In diesem Fall ist jedoch das Wendeldrahtende 7 der äußersten Windung 6 zurückgebogen und als Verlängerung des Wendeldrahtes 2 koaxial durch die Wendel 1 hindurchgeführt. Der sich im Inneren der Wendel 1 befindliche Metalldraht 8, der zunächst denselben Durchmesser wie der Wendeldraht 2 hatte, ist dann bis vor die äußerste Windung 6 der Wendel 1 auf einem kleineren Durchmesser geätzt worden.
Beim Heizen der beschriebenen Elektroden erhitzt sich zunächst der dünne Metalldraht 4 bzw. 8. Aufgrund von Wärmeleitung kommt es dann zu einer Aufheizung der äußersten Windung 6 der Wendel 1. Bei Zündung einer mit solchen Elektroden versehenen Hochdruck-Gasentladungslampe setzt der Entladungsbogen daher sofort auf der Wendel 1 an. Eine Zerstörung des Metalldrahtes 4 bzw. 8 ist daher ausgeschlossen.
Bei praktischen Versuchen mit derartigen Elektroden für 30 W- bzw. 40 W-Metallhalogenidentladungslampen bestand die Wendel aus fünf Windungen Wolframdraht mit einem Drahtdurchmesser von 180 µm und einem Innendurchmesser von 500 µm. Bei einer den Fig. 1 und 2 entsprechenden Elektrode wurde zwischen der zweiten und dritten Windung der Wendel ein Wolframdraht von 50 bis 100 ₁1m Durchmesser eingeklemmt.
Derartige Elektroden wurden in Kolben von miniaturisierten Hochdruck-Gasentladungslampen eingebaut, die ein Volumen von ca. 0,25 cm³ und einen Elektrodenabstand von ca. 0,5 cm besitzen. Die Kolben wurden gefüllt mit 1 mg Hg und einem Edelgasdruck von 2666 10⁴ Pa (200 Torr), sowie unterschiedlichen Metallhalogenidzusammensetzungen. Wenn man die Elektroden auf ca. 3000 K aufheizt, zünden diese Lampen ohne Zündimpuls an einer Versorgungsspannung von 220 V. Einige Lampen ohne Vorheizung konnten dagegen auch mit Zündimpulsen von 4,5 kV nicht gezündet werden.
Füllt man solche Lampen nur mit Hg und Edelgas, so können diese Lampen auch im heißen Zustand, d. h. also unmittelbar nach dem Abschalten aus den stationären Zustand, mit ca. 220 V ohne Zündimpuls wieder gezündet werden. Bei Lampen, die z. B. Jod (NaJ, HgJ2 usw.) enthalten, konnte diese unmittelbare Wiederzündung im heißen Zustand zwar nicht erreicht werden, jedoch reduzierte sich auch hier die Zeit zwischen Ausschalten und Wiederzünden erheblich. Mit geheizten Elektroden war ein Wiederzünden nach ca. 20 s bei einer Versorgungsspannung von 220 V ohne zusätzlichen Zündimpuls möglich.

Claims

1. Heizbare Elektrode zum Zünden und Wiederzünden von Hochdruck-Gasentladungslampen, bestehend aus einer selbsttragenden zylindrischen offenen Wendel (1) aus Wolfram- oder Molybdändraht (2) mit einem koaxial durch die Wendel geführten und mit dieser verbundenen Metalldraht (4, 8) aus Wolfram oder Molybdän, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen (3) der Wendel (1) aneinander liegen und der koaxial durch die Wendel geführte Metalldraht (4" 8) einen kleineren Durchmesser als der Wendeldraht (2) besitzt und daß dieser dünne Metalldraht vor der äußersten Windung (6) der Wendel endet.

2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metalldraht (4) vom Wendeldraht (2) unabhängig und mit seinem wendelseitigen Ende zwischen zwei Windungen (3) der Wendel (1) eingeklemmt ist.

3. Elektrode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Metalldraht (4) im Bereich der äußeren Windungen (3) der Wendel (1), insbesondere zwischen deren zweiter und dritter Windung eingeklemmt ist.

4. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metalldraht (8) als Verlängerung des Wendeldrahtes (2) ausgebildet und bis vor die äußerste Windung (6) der Wendel (1) auf einen kleineren Durchmesser geätzt ist.